数字水印技术简介
数字水印技术简介
李昌利, 卢朝阳
(西安电子科技大学 通信工程学院 陕西 西安 710071)
摘 要: 数字媒体极大地改善了我们的视听享受和物质文化生活, 但其内在特性导致可以在几乎没有任何质量损失的 条件下随心所欲地复制他们, 如何有效地保护媒体版权所有者的合法权益成为学术界和产业界共同的课题。 数字水印技术 应运而生, 成为“最后一道防线”。本文介绍了数字水印的应用领域、基本要求及系统框架, 给出了一个典型的算法。最后 进行了总结。
关键词: 数字水印; 版权保护; 不可见性; 健壮性; 水印攻击 中图分类号: T P 312
文献标识码: B
文章编号: 1004 373X (2004) 13 099 02
An I n troduc t ion of D ig ita l W a term a r k i n g Techn ique
L I C h a ng li , L U Zh a o yang
(Schoo l o f Comm un ica t i o n Eng inee r i ng , X id ian U n ive r s ity , X i ′an , 710071, C h ina )
A b strac t : D ig i ta l m ed ia h a s st r o n g ly i m p ro v ed o u r en j o ym en t and live s , bu t it s inh e r en t p rop e r t y h a s re s u lted in illega l cop y
w itho u t any qua lity lo ss in th e m ean t i m e 1 H ow to effec t ive ly p ro tec t th e in te llec tua l p rop e r ty o f m u lt i m ed ia h a s becom e a comm o n issue in bo th th e acade m ic f ie ld and th e bu sine ss so c ie ty 1 T h e d ig ita l w a te r m a rk ing tech n ique h a s been p ropo sed a s a p rom ising m ean s
fo r it and been co n side r ed a s " th e la st line o f defence " 1 T h is p ap e r in t r o d uce s it s app lica t i o n a rea s , ba s ic requ ire m en t s and sy s tem f r am ew o rk , a lso g ive s a rep re s en ta t i ve a lgo r i thm 1 F ina lly som e co n c l ud ing rem a rk s a re m ade 1
Keywords : d ig i ta l w a te r m a rk ing ; in te l lec t ua l p rop e r t y p ro tec t i o n o f d ig ita l m ed ia ; i m p e r cep t i b ility ; ro b u stne s s ; w a te r m a rk ing a t t ack
图像处理技术及计算机网络的发展使得媒体以数字 形式更容易和便捷地获取、表征、存储及分发, 这极大地 促进了行业的快速发展, 也极大地丰富了我们的视觉、听 觉享受。数字媒体较模拟形式有较高的质量。同时使得我 们可以在几乎没有任何质量损失的条件下随心所欲的复 制、编辑他们。如何有效保护媒体版权所有者的合法权益, 又不影响合法使用者的消费行为, 成为一个棘手的难题。 数据加密能使数字媒体从分发者到接收者可靠地传输, 然 而一旦接收者对其解密, 就失去了保护功能。可以说不能 有效防止盗版行为是业界在线分发数字媒体的最后障碍。
为了防止数字媒体的盗版行为, 政府也在从立法着手解 优点是媒体内容和水印是分开的、独立的, 这使得数字水 印系统有很多应用。 数字水印技术可望在下面一
些领域得到应用:
版权保护 (Cop y r i gh t p ro tec t i o n )
这是激发对数字
水印技术狂热研究兴趣的主要应用前景。通过在媒体中嵌 入标示版权信息的水印, 在发生版权争端时, 通过提取水 印以证实媒体所有者的所有权。他并不能阻止对媒体的非 法拷贝, 但可以确认对媒体的所有权。
数字签名 (S i gna tu re ) 水印识别媒体所有者, 潜在
用户用以获得对媒体的合法拷贝或出版, 从而可以用来解
决版权纠纷。
年 美 国 通 过 了 DM CA ( D ig i ta l M illenn ium 决。 1998 指纹识别 (F inge r p r i n t ing )
水印也可以识别媒体合
Cop y r i gh t A c t ) 法案; 加拿大政府也相应地修改了有关法律。 法 使用者, 这可以用来追踪非法拷贝源。 他已经应用在 D I V X 数字视频播放器中。播放器在每个播放过的电影拷
贝中加入一个独一无二的水印信号。
1 数字水印技术及其应用领域
数字水印 (D ig i ta l W a te rm a rk ing ) 是指在原始的数字 媒体中嵌入水印信号, 嵌入水印前后的媒体在视觉或听觉 感受上没有任何明显的差别。在某种意义上说, 水印对局 外人是不可见的 ( 透明的) , 但算法本身能提供有效的检测 手段。通过水印的检测可以有效解决版权纠纷。其最大的 ( B ro a dca st and P u b lica t i o n 广 播、 出 版 监 测 M o n ito r i ng )
这和签名有些相似, 但这里他被电视广播
自动监测系统、计算机网络及其他分发通道检测以跟踪媒
体内容何时在何地出现。这对那些欲确保媒体内容没有被 非法分发或想决定媒体版权付费的媒体所有者来说是很
好的监测手段; 对广告客户确保他们的商品广告在付过费
收稿日期: 2004 03 04
前 3 个要求是最基本的要求, 他们是相互冲突的, 需
要有很好的折衷, 制约着水印算法的具体实现。为了获得好的健壮性, 水印的嵌入强度应该尽可能高, 但这很难保
证不可见性; 为了获得高容量, 需要嵌入较多的水印信息, 影响了不可见性, 检测器要准确检测出较多的水印信息, 难度也较大了。 业系统采用了这种技术: M u si Co d e 系统提供对音频的广
播监测; V E I L II 及M ed i aT rax 提供对视频的广播监测。
鉴别 (A u th e n t ica t i o n )
水印代表着可以鉴别媒体内 容真实性的信息。 水印算法要确保一旦媒体内容被篡改, 水印也被破坏, 或者在媒体内容和宜于检测的水印之间产 生不匹配。如果水印存在且和媒体内容匹配, 说明媒体在 嵌入水印后没有遭受篡改。这种水印要能对正常的图像操 3 系统框架
作和恶意的攻击区别对待, 即正常的操作不损坏水印, 恶意的篡改使得水印也面目全非。
而 数字水印整体框架如图 1 所示, 主要包括水印嵌入和 提取 检测两个基本过程。
拷贝控制 (Cop y Co n t ro l ) 水印包括媒体所有者欲加 载在媒体上的有关使用及拷贝规则的信息。通常是一些简 单的规则, 比如: “这些不能拷贝”或“可以拷贝, 但拷贝 得到的样本不能被再次拷贝”。需要这样的设备, 通过法律 或专利许使他们能检验和容忍水印, 且能依法拷贝。进一 步, 需要这样的媒体播放器, 他们能检验水印并和其他的 线索比较, 比如媒体是否在可记录的存储设备上, 以鉴别 非法的拷贝进而拒绝播放。 这有望应用在DV D 上。 图 1 数字水印系统框架
记 v , v ′分别为嵌入水印前后的图像; w 为水印系列;Α为强度因子, 用于折衷不可见性和健壮性。 水印嵌入过程表达式为:
隐秘通信 (Sec r e t Comm un ica t i o n ) 通过嵌入的信号 传输秘密的信息。这是隐写术 (S t egano g r ap h y ) 的一个经 典应用。 历史上有很多有趣的实例。
v ′
i = v i ’ ( 1 + Α’ w i )
( 1)
e 设 W 与W 分别为原始的嵌入在图像中的水印信号
2 用于版权保护的数字水印需满足的基本要求
和从待检测的图像中提取出的可能水印信号。常用的相关 用于版权保护的数字水印需满足以下一些基本要求: 检测 (W a te r m a rk D e t ec t i o n ) Θ(W , W e
) = 为:
W ’W (R o b u stne s s ) 健壮性 嵌入水印后的图像遭受标准 e
( 2)
的图像处理甚至恶意的攻击后, 水印检测器要能检测出水 印。前者包括图像在分发过程中可能遭受的剪辑、增强及 格式转换等; 后者指旨在损害、破坏或者去除嵌入的水印。 W e ’W e
对一定的检测阈值 T , 当 P ≥T 时, 认为特定的水印 存在。显然这是一个经典的二值假设检验。存在虚警概率
( 待测试根本没有嵌入水印或不是嵌入特定的水印, 但检
测器给出了相反的检测结果的概率) 和漏检概率 ( 指待测 试图像嵌入了特定水印, 但没有检测出来的概率) 。检测器 需要在虚警概率和漏检概率之间折衷。 尽管有可能设计出健壮性很好的水印算法, 但需指出, 有在水印算法及水印本身不公开的情况下才有可能。
只 ( I m p e r cep t ib ility )
不可见性 水印的嵌入过程不能
给原始图像带来任何难以接受的视觉质量损失, 嵌入水印 前后的图像在视觉上没有任何差别。
4 算法介绍
容量 (C a p ac i ty ) 同一幅图像嵌入大量不同的水印后 要能准确区分开来, 这要求水印能传递尽可能多的信息, 即水印的数据率要很高。 文献 1 提出以下的水印嵌入策略: 对原始图像进行 整体 D C T 变换 ( 离散余弦变换) , 取最大的 1 000 个 D C T
系数, 依式 ( 1) 嵌入水印。水印系列服从正态分布。嵌入
水印前后的图像分别如图 2 和图 3 所示, 可以看出两者在 视觉上没有任何差别, 满足不可见性的要求。抗攻击测试 结 果 表 明 算 法 对 图 像 缩 放、J P E G 压 缩、 抖 动 (D ith e r D isto r t i o n ) 及剪切 (C rop ) 等攻击都有很好的抵抗力。
安全性 (Secu r i ty ) 测。 他由密钥保证。 盲
检测 (B lindne s s )
只有授权方可以进行水印的检 水印检测过程中不需要原始的、
未嵌入水印的图像。这一方面简化了水印的检测; 另一方 面则是为了安全起见。 这里有必要对健壮性和安全性进行区分。前者是度量
检测器对嵌入水印的图像实施有意或无意操作后的检测 性能, 攻击者对数字水印技术本身可能一无所知; 后者则 是度量检测器对某些数字水印技术的恶意攻击后的检测 性能, 攻击者对水印嵌入及检测过程相当了解, 从而设法 100
5 结 语
在过去的十年里, 国际上的学术界和产业界对数字水 印倾注了大量的研究热情, 无论是算法、攻击策略, 还是
(下转第 103 页)
? 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. https://www.wendangku.net/doc/c55752909.html,
功率测量最大误差: 018 dBm 。 S 参数测量范围: - 30 ～ 5 dB 。 S 参数测量最大误差: 115 dB 。
块采用微带电路的形式实现, 芯片采用集成 I C , 整个系统 的输入输出阻抗是标准的 50 k 8 , 可以与绝大多数微波二 端口网络匹配。 然后就是要知道 a 1 , b 1 , b 2 的值了。
下面就以最简单的二端口网络的 S 11 的测量为例, 简 要的介绍一下 S 参数的测量。将待测件的端口 1 接到本系
统的“输出 1”端口, 将待测件的端口 2 接一个匹配负载, 就可以满足测量 S 11 的条件了。由以上的公式知道, 只要测 量出 b 1 , a 1 的值, 就可以计算出 S 11。b 1 的测量是很简单的, 由图 2 可以看出, b 1 从本系统的 “输出 1”端口进入定向
耦合器, 在经过定向耦合器信号 ( 3) 。控制微波开关 2, 使 ( 4) ( 5) ( 6) 这些数据分别是与 H P 5343A 微波功率计、H P 8408B 矢量网络分析仪比较而得出的, 作为一个测量仪器, 他的 精度还有改进的余地。但是考虑到其价格相当低廉, 在精
度要求不是特别高的情况下, 还是物超所值的。 5 结 语
本文提出了以 89C 51RD 2 单片机为控制和数据处理 核心的射频实验系统, 具有小型化、智能化、人机界面友 好的特点。功能强大, 集频率、功率和 S 参数测量于一身。
且相对功能类似的专用测控仪器有很强的价格优势。据了 解, 类似的系统在国内尚未出现, 目前该系统已通过全面 得信号 ( 3) 进入检波器, 再送到 A D 转换器, 就可以得到 b 1 的值了。值得注意的是, 由于所测的值经过了定向耦合 器, 所以这里得到的值也是比真正的 b 1 的值小 3 dB 。a 1 的 值由定标时得到, 由于所测的 a 1 , b 1 的值都比实际的值小 3 dB , 所以直接将他们相除就可以得到 S 11 的值。 对于 S 21 只需控制微波开关 2 让信号 ( 4) 进入检波器就可以得到 b 2 的值了。不过要注意一点, 测得的 b 2 的值是没有经过定向 测试, 并投入运行, 应能取得很好的经济和社会效益。
参 考 文 献
耦合器的, 所以要准确的计算 S 21 的值必须将测得的 b 2 值 陈邦媛 1 射频通信电路 [M ] 1 北京: 科学出版社, 20021
1 除以
2 再代入公式计算。 评测结果
阎润卿 1 微波技术基础 [M ] 1 北京: 出版社, 19881
张沛颀 1 基于 C 语言编程M C S 51 单片机原理与 4 2 北京理工大学 ( 1) ( 2) ( 3) 频率测量范围: 500～ 2 500 M H z 。 3
频率测量最大误差: 10 M H z 。 应用 [M ] 1 北京: 清华大学出版社, 20031
功率测量范围: - 9 ～ 6 dBm 。
(上接第 100 页) 从信息论的角度来构筑数字水印技术的理论基础方面, 都 取得了很多成绩和突破。然而, 数字水印技术面临的攻击 与日俱增, 如何有效抵抗他们是数字水印技术走向成熟、
最终取得应用的主要障碍。就目前而言, 去同步攻击最为 关键。 数字水印技术何去何从也值得思考。
参 考 文 献
1
Co x I J , K ilian J , e t a l 1Secu re sp read sp ec t rum w a te r m a rk ing fo r M u lt i m ed i a 1 IE E E T ran sac t i o n s 图 2 原始图像
1997, 6 ( 12) : 1 673 1 6871
o n i m age p ro c e s sing, K u t te r M , W ink le r S 1A v i si o n
2 ba sed m a sk ing
m o d e l fo r sp read sp ec t rum i m age w a te r m a rk ing 1 IE E E T ran sac t i o n s o n i m age p ro c e s sing, 2002, 11 ( 1) : 16 251
V o lo sh y no v s k iy S, P e r e i ra S, P u n T , e t a l 1A t tack 3
o n d i g i ta l w a te r m a rk s: c l a ssif i ca t i o n , e s t i m a t i o n
ba sed a t tack s and benchm a rk s [ J ] 1 I E E E 20011
Comm un ica t i o n s M agazine, 图 3 嵌入水印后的图像
作者简介 李昌利 卢朝阳 1976 年出生, 2001 级硕士研究生, 1963 年出生, 教授, 博士生导师, 个人兴趣为数字水印及信息论在其中的应用。
近年发表学术论文 70 余篇。
数字水印技术综述
数字水印技术综述 （湖北武汉 430070） 摘要：介绍了数字水印技术的基本原理。并对其特点、分类、攻击技术及应用领域进行了阐述。同时对数字水印的各种算法进行了分类研究与深入分析。最后指出数字水印今后的研究方向。 关键词：数字水印；水印原理；水印算法；水印应用 Overview on Overview on Digital Watermarking Technology ( Wuhan, Hubei 430070, China) Abstract：The basic concepts of watermark techniques are first introduced，and then the characteristics、classification、attacking techniques and application and applications first expatiated．For further understanding．the watermark technique from the various aspects aye classified and some conventional watermark techniques and algorithms are analyzed in detail．Finally，research direction of digital watermark technology is pointed out． Key words：digital watermarking；watermarking principle；watermarking algorithms ；watermarking application； 0数字水印 随着Internet与数字媒体技术的飞速发展，信息安全问题日益突出，因此，数字媒体的版权保护与信息完整性保证已逐渐成为人们迫切需要解决的一个重要问题，数字水印技术就是在这种需求下迅速发展起来的。 数字水印是通过一定的算法，在图像、视频、音频等多媒体数据中嵌入一个可以标示其知识产权的水印信息。水印信息可以是文字、商标、印章或序列号等可以识别作品的作者、来源、版本、拥有者、发行人或合法使用人对数字产品的拥有权。水印信息通过特殊的方式，可以从宿主信号中提取出水印或是检测出它的存在性。水印不占用额外的带宽。是原始数据不可分离的一部分，并且它可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而存活下来。 1数字水印的特征 一般认为数字水印应具有以下特征（1）鲁棒性水印信号在经历多种无意或有意的信号处理后，仍能保持其完整性或仍能被准确鉴别的特性。（2）知觉透明性数字水印的嵌入不应引起数字作品的视/听觉质量下降，即不向原始载体数据中引入任何可知觉的附加数据。（3）内嵌信息量(水印的位率) 数字水印应该能够包含相当的数据容量，以满足多样化的要求。（4）安全性水印嵌入过程(嵌入方法和水印结构)应该是秘密的嵌入的数字水印是统计上不可检测的，非授权用户无法检测和破坏水印。对于通过改变水印图像来消除和破坏水印的企图，水印应该能一直保持存在，直到图像已严重失真而丧失使用价值。（5）实现复杂度低数字水印算法应该容易实现。在某些应用场合(如视频水印)，甚至要求水印算法的实现满足实时性要求。（6）可证明性数字水印所携带的信息能够被唯一地、确定地鉴别，从而能够为已经受到版权保护的信息产品提供完全和可靠的所有权归属证明的证据。 2 数字水印的分类 2.1按照嵌入的位置 按照嵌入的位置可分为：(1)空域数字水印：空域数字水印的嵌入是通过直接修改图像的灰度值或是强度值来完成的。(2)变换域数字水印：变换域的数字水印是将图像进行某种变换，通过修改变换域系数来达到嵌入水印的目的。
浅谈数字水印技术
浅谈数字水印技术 近几年， 许多研究人员放弃了传统密码学的技术路线， 尝试用各种信号处理方法对声像数据进行隐藏加密，并将该技术用于制作多媒体 的“数字水印”。数字水印技术是将一些标识信息即数字水印直接嵌入数字载体包括多媒体、文档、软件等当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统如视觉或听觉系统觉察或注意到。人们通过隐藏在多媒体内容中的信息，能够了解到内容的原创者、内容的购买者、是否为正版、是否完整。 一般数字水印系统的通用模型包括嵌入和检测（提取）两个阶段。数字水印的嵌入阶段，嵌入算法的嵌入目标是使数字水印在不可见性和鲁棒性之间找到一个较好的折衷点。检测（提取）阶段主要是设计一个相应于嵌入过程的检测（提取）算法。检测算法一般是以基于统计原理的检验结果来判断水印存在与否，它的目标是使错判与漏判的概率尽量小。提取算法通过提取出水印（如字符串或图标等）并与原始水印进行比较以判断水印是否存在。并且，为了给攻击者增加去除水印的难度，目前大多数水印制作方案都在嵌入、检测（提取）时采用了密钥，只有掌握密钥的人才能读出水印。 （1）水印嵌入系统 其功能是把水印信息嵌入到原始图像中，为了能成功地提取水印信号，算法必须使水印对故意或非故意的袭击和失真（相当于信道噪声）具有鲁棒性。 （2）水印的恢复系统 其功能是完成从待检测图像中提取出水印信号。图2 描述了一般的水印恢复过程，其中置信度表明了所考察图像I′ 存在水印的可能性。
图2 数字水印恢复方案 1 数字水印的特点 数字水印应具有以下基本特征：（1）隐蔽性。指水印不可被察觉，不影响媒体产品的使用。（2）鲁棒性。指嵌入水印的图像在经受一定程度的各种有意或无意的图像处理攻击，水印仍能被检测出来。在某种程度上鲁棒性可以反映水印技术的抗干扰能力。（3）安全性。数字水印技术应该使用一个或多个密钥来确保自身的安全，未经授权，用户不能检测出隐藏在原始数据中的水印信息。（4）水印容量：是指载体在不发生形变的前提下可嵌入的水印信息量。嵌入的水印信息必须足以表示多媒体内容的创建者或所有者的标志信息，或购买者的序列号，这样有利于解决版权纠纷，保护数字产权合法拥有者的利益。尤其是隐蔽通信领域的特殊性，对水印的容量需求很大。 2 数字水印的应用 数字水印技术作为数字产品的保护技术，主要应用在这几个方面：（1）版权保护 版权保护：指的是多媒体数据产品的拥有者在公开发表自己的数据产品之前将会对数据产品嵌入隐秘的数字水印。在该多媒体数据产品遇到版权纠纷问题的时候，多媒体数据产品的拥有者就可以使用水印检测算法检测水印，以证明自己的版权归属。数字作品的版权保护是当前的热点问题，由于数字作品的拷贝、修改非常容易，因此原创者不得不加上损害作品的版权标志。数字水印利用其不可感知性，既保证了质量，又保护了数字作品。 （2）数字指纹 多媒体数据产品的拥有者可以在其产品拷贝中嵌入数字指纹，这样可以
数字水印基本原理
介绍了数字水印技术的基本原理 随着信息技术和计算机网络的飞速发展，人们不但可以通过互联网和CD-ROM方便快捷地获得多媒体信息，还可以得到与原始数据完全相同的复制品，由此引发的盗版问题和版权纷争已成为日益严重的社会问题。因此，数字多媒体产品的水印处理技术已经成为近年来研究的热点领域之一。 虽然数字水印技术近几年得到长足发展，但方向主要集中于静止图像。由于包括时间域掩蔽效应等特性在内的更为精确的人眼视觉模型尚未完全建立，视频水印技术的发展滞后于静止图像水印技术。另一方面，由于针对视频水印的特殊攻击形式的出现，为视频水印提出了一些区别于静止图像水印的独特要求。 本文分析了MPEG—4视频结构的特点，提出了一种基于扩展频谱的视频数字水印改进方案，并给出了应用实例。 1视频数字水印技术简介 1.1数字水印技术介绍 数字水印技术通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌入到多媒体内容当中，但不影响原内容的价值和使用，并且不能被人的感知系统觉察或
注意到。与传统的加密技术不同，数字水印技术并不能阻止盗版活动的发生，但可以判别对象是否受到保护，监视被保护数据的传播，鉴别真伪，解决版权纠纷并为法庭提供认证证据。为了给攻击者增加去除水印的难度，目前大多数水印制作方案都采用密码学中的加密体系来加强，在水印嵌入、提取时采用一种密钥，甚至几种密钥联合使用。水印嵌入和提取的一般方法如图1所示。 1.2视频数字水印设计应考虑的几个方面 水印容量：嵌入的水印信息必须足以标识多媒体内容的购买者或所有者。 不可察觉性：嵌入在视频数据中的数字水印应该不可见或不可察 觉。 鲁棒性？押在不明显降低视频质量的条件下，水印很难除去。 盲检测：水印检测时不需要原始视频，因为保存所有的原始视频几乎是不可能的。 篡改提示：当多媒体内容发生改变时，通过水印提取算法，能够敏感地检测到原始数据是否被篡改。 1.3视频数字水印方案选择 通过分析现有的数字视频编解码系统，可以将目前MPEG-4视频水印的
数字水印技术及其应用综述3上课讲义
数字水印技术及其应 用综述3
数字水印技术及其应用综述 随着Internet 网络的快速发展, 越来越多的多媒体数字产品（包括图像、音频、视频等形式的产品）在网络上发布, 人们可以非常方便快捷地从网络上获取数字多媒体产品, 因此,数字多媒体的信息安全、版权保护和完整性认证问题就成为迫切需要解决的一个重要问题。数水印( digital watermarking)技术是目前信息安全技术领域的一个新方向, 是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新型技术, 它在篡改鉴定、数据的分级访问、数据跟踪和检测、商业和视频广播、Internet 数字媒体的服务付费、电子商务认证鉴定等方面具有十分广阔的应用前景。自1993 年以来, 该技术己经引起人们的浓厚兴趣, 并日益成为国际上非常活跃的研究领域, 受到国际学术界和企业界的高度关注, 而且数字水印技术是一门新兴的多学科交叉的应用技术, 它涉及了不同学科领域的思想和理论, 如信号处理、信息论、编码理论、密码学、检测理论、随机理论、通信理论、对策论、计算机科学及网络技术、算法设计等技术。因此, 数字水印技术的研究无论是从理论上还是从应用上都具有重要意义。 1 数字水印的特点、分类及其应用 1.1 数字水印的基本特点 数字水印的基本思想是在数字图像、音频和视频等多媒体数字产品中嵌入秘密信息, 以保护数字产品的版权,证明产品的真实性, 跟踪盗版行为或提供产品的附加信息等。数字水印系统通常具有下列几方面的特点： （1）鲁棒性即图像水印抵抗常见图像处理操作的能力, 也就是说含水印图像经历无意修改而保留水印信息的能力。一般说来, 当含水印图像经过一些基本处理（如噪声滤波、平滑、增强、有损压缩, 平移、旋转、缩放和裁剪等）后, 仍可检测出水印。 （2）透明性即不可见性, 水印的存在不应明显干扰载体的图像数据, 数字水印的嵌入不应使得原始数据发生可感知的改变, 也不能使得载体数据在质量上发生可以感觉到的失真。 （3）安全性水印算法抵抗恶意攻击的能力。即它必须能承受一定程度的人为攻击, 而使水印信息不会被删除、破坏或窃取。应该保证非授权用户无法检测或破坏水印。数字水印应该难以被伪造或者加工,并且, 未经授权的个体不得阅读和修改水印, 理想情况是未经授权的客户将不能检测到产品中是否有水印存在。 （4）数据容量水印应该包含相当的数据容量,以满足多样化的需要。 （5）可证明性在实际的应用过程 1.2 数字水印的分类 （1）依据所嵌入的载体不同, 可分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印和网络水印等。
【CN110134647A】一种支持云端数据去重的数字水印方法和系统【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910255662.6 (22)申请日 2019.04.01 (71)申请人 中国科学院信息工程研究所 地址 100093 北京市海淀区闵庄路甲89号 (72)发明人 尤玮婧 刘丽敏 荆继武 赵欣怡 陈天宇 (74)专利代理机构 北京君尚知识产权代理事务 所(普通合伙) 11200 代理人 邱晓锋 (51)Int.Cl. G06F 16/14(2019.01) G06F 16/16(2019.01) G06F 16/174(2019.01) G06F 16/182(2019.01) G06F 21/16(2013.01) (54)发明名称 一种支持云端数据去重的数字水印方法和 系统 (57)摘要 本发明涉及一种支持云端数据去重的数字 水印方法和系统。该方法包括：用户端向云服务 器端提出上传某原文件的请求；若原文件为第一 次上传，用户端对原文件使用数字水印生成水印 文件，根据数字水印的水印嵌入位置和水印内容 生成原文件的所有权证明，将所有权证明和水印 文件一同上传至云服务器端；若原文件为非第一 次上传，用户端利用水印信息证明对原文件的所 有权，如果具有所有权则云服务器端将用户端纳 入所有者列表，否则拒绝将用户端加入所有者列 表。进一步可以实现文件分发和文件还原。所述 数字水印优选使用频域数字水印。本发明能够在 保护用户所有权的前提下兼顾云存储服务的质 量， 大大提升云存储空间的利用率。权利要求书3页 说明书7页 附图2页CN 110134647 A 2019.08.16 C N 110134647 A
数字水印技术：概念、应用及现状
数字水印技术：概念、应用及现状 一、引言 随着信息时代的到来，特别是Internet的普及，信息的安全保护问题日益突出。当前的信息安全技术基本上都以密码学理论为基础，无论采用传统的密钥系统还是公钥系统，其保护方式都是控制文件的存取，即将文件加密成密文，使非法用户不能解读。但随着计算机处理能力的快速提高，这种通过不断增加密钥长度来提高系统秘密级别的方法变得越来越不安全。 另一方面，多媒体技术已被广泛应用，需要进行加密、认证和版权保护的声像数据也越来越多。数字化的声像数据从本质上说就是数字信号，如果对这类数据也采用密码加密方式，则其本身的信号属性就被忽略了。最近几年，许多研究人员放弃了传统密码学的技术路线，尝试用各种信号处理方法对声像数据进行隐藏加密，并将该技术用于制作多媒体的“数字水印”。 二、认识数字水印 数字水印（Digital Watermark）技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。 数字水印技术的基本特性: 1. 鲁棒性(robustness)：所谓鲁棒性是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。可能的信号处理过程包括信道噪声、滤波、数/模与模/数转换、重采样、剪切、位移、尺度变化以及有损压缩编码等。 2.安全性(security):指隐藏算法有较强的抗攻击能力，即它必须能够承受一定程度的人为攻击，而使隐藏信息不会被破坏。 3.透明性(invisibility):利用人类视觉系统或人类听觉系统属性，经过一系列隐藏处理，使目标数据没有明显的降质现象，而隐藏的数据却无法人为地看见或听见。 ***典型的数字水印系统模型： 图 1为水印信号嵌入模型，其功能是完成将水印信号加入原始数据中；图 2为水印信号检测模型，用以判断某一数据中是否含有指定的水印信号。
数字水印技术及其应用(精)
数字水印技术及其应用 引言 随着计算机通信技术的迅速发展，多媒体存储和传输技术的进步使存储和传输数字化信息成为可能，然而，这也使盗版者能以低廉的成本复制及传播未经授权的数字产品内容，出于对利益的考虑，数字产品的版权所有者迫切需要解决知识产权（Intellectual Property Rights）的保护问题。密码学的加解密技术是保护数字产品的一种方法，它能够保护数字产品安全传输，并可作为存取控制和征收费用的手段，但它不能保证数字产品解密后的盗版问题，因此，1995年，人们提出了信息伪装技术，其中，数字水印就是近年来比较热门的数字产权保护技术，下面我们主要谈谈数字水印技术的有关问题。 数字水印的定义 综合众多学者的定义和分析已有的数字水印方案，现给出数字水印的定义：数字水印是永久镶嵌在其它数据（宿主数据）中具有可鉴别性的数字信号或模式，而且并不影响宿主数据的可用性。作为数字水印技术基本上应当满足下面几个方面的要求：（1）安全性：数字水印的信息应是安全的，难以篡改或伪造，同时，应当有较低的误检测率，当宿主内容发生变法时，数字水印应当发生变化，从而可以检测原始数据的变更；（2）隐蔽性：数字水印应是不可知觉的，而且应不影响被保护数据的正常使用；（3）稳健性：数字水印必须难以被除去，如果只知道部分数字水印信息，那么试图除去或破坏数字水印将导致严重降质或不可用。同时，数字水印在一般信号处理和几何变换中应具有稳健性；（4）水印容量：嵌入的水印信息必须足以表示多媒体内容的创建者或所有者的标志信息，或购买者的序列号，这样有利于解决版权纠纷，保护数字产权合法拥有者的利益。 3 数字水印技术的基本原理 数字水印技术是通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌到多媒体内容中，目前大多数水印制作方案都采用密码学中的加密（包括公开密钥、私有密钥）体系来加强，在水印的嵌入，提取时采用一种密钥，甚至几种密钥的联合使用。水印的嵌入和提取方法如图1、图2所示： 图1 数字水印嵌入过程
数字水印技术概论
数字水印技术概论 【摘要】本文就数字水印科学保护技术展开探讨，通过原理定义论述、领域背景介绍与应用探讨，明晰了技术核心应用价值。对促进数字水印技术的继续深化拓展，发挥对电子信息相关数据产品的可靠安全保护职能，有积极有效的促进作用。 【关键词】数字水印;应用;保护 0.前言 信息时代，各类信息化数字技术扩充发展，针对丰富数字信息的安全保护需求也日益扩充。基于数字文档可方便快捷的复制、篡改与盗取，因而令其产权保护面临一定困难。同时数字图像具有一定适应性特征，可供用户任意设计更新并为己所用。为此应科学探究一种良好的数据可靠加密保护技术，进而有效应对不良信息篡改、窃取、盗用问题。本文基于这一目标引入水印数字技术探讨，该技术通过印记图形加密有效保护版权信息，形成印记图形同原始保持一致，基于一定标准形成水印图像，进而探究非法复制信息、相关违规产品的不良流通应用。该技术核心特征在于潜入模式，是通过视觉设想推理阐释实效的科学方式。 1.数字水印技术概述 1.1数字水印技术原理内涵 数字水印技术是一类进行数据产品安全保护、信息内容科学检测，通过嵌入模式将相关序列代码或用户定义标识引入信息中，并可基于相关算法进行水印提取，进而实施保护信息版权检验的科学技术方式。可有效维护产权人享有的产品版权利益，杜绝非法盗版问题。数字水印技术所保护的对象可以是媒体，数据文档、工具软件、视频音频资料、信息图像等丰富内容，包括生成水印、相关嵌入过程、综合信息测试与提取水印等实践环节。 数字水印核心原理在于通过针对宿主进行标识信息嵌入形成水印，令其具备无法感知的良好属性，进而确保信息数据安全性。同时需要遵循相应感知规则，令水印信息具有充分冗余性，即可通过分段数据实现恢复。 1.2数字水印具体类别 数字水印基于出发点各异性，令其种类划分各不相同，并体现了一定的联系渗透属性。依据水印特征，可将其划分成健壮与脆弱水印。前者可服务于数字作品资源中进行著作权相应表述，通过水印嵌入可满足综合编辑实践需求。后者则可实现数据完整统一保护，基于对更新信号的敏锐反映性，可依据其水印状况进行数据信息安全程度分析判别。依据水印媒体，可将其分为图像、视频、音频水印、文本与网格水印形式。而基于检测流程，数字水印则包括明文与盲水印等。前者检测进程要利用原始信息，后者则应利用密钥。 基于水印不同内容，可将数字水印定义为有意义以及无意义形式。前者即水印自身同时代表数字图像或音频数据编码，而后者则仅仅代表序列号。 1.3数字水印技术服务应用领域 数字水印技术基于优质属性、科学原理，在数字化、信息化社会建设与市场经济发展中体现了较大的应用潜能，可在电子商务领域、多媒体技术服务、广播媒介中发挥综合优势。数字水印技术具备良好的版权保护功能，基于来源信息与版权内容嵌入，有效预防不良侵权行为，体现良好安全的版权保护能效，当然其实践应用对数字水印提出了显著的鲁棒性要求。同时，数字水印技术科有效实现
数字水印算法介绍
数字水印算法列举 湖南科技大学计算机科学与工程学院 ①基于LSB 的数字水印方案（空间域、不可逆、不可见和盲检测） 嵌入步骤： （1）先把水印信息转化为二进制比特流I。 （2）根据I的长度生成密钥K，并且严格保存。密钥K是对图像载体像素位置的一个映射。 （3）把I中的每一位依次根据密钥K，置换掉原始载体图像中相应位置的像素最后一位。提取步骤： （1）根据严格保存的密钥K遍历嵌入了水印的图像中的相应像素，提取出最后一位。 （2）将提取出来的每一位重新组合成水印信息。 ②基于差分扩展的数字水印方案（变换域、可逆、不可见和盲检测） 嵌入步骤： （1）将图像M分成像素点对（x，y），将水印信息转化为二进制比特流,比特流的每一位用m 表示。 （2）根据水印信息比特流的长度随机生成信息的嵌入位置k作为密钥信息严格保存。（3）对图像M计算均值l和差值h：?????-=+=y x h y x floor l 2(（floor表示向下取整） （4）将水印比特信息m以差值扩展的方法嵌入到差值h中：m h h +?='2（5）将得到的h '代入（3）中，得到新的图像像素对，形成嵌入秘密信息后的图像C。提取步骤： （1）将图像C分成像素点对（x，y），读入密钥信息K。 （2）将图像C依旧按照嵌入步骤中的（3）式计算均值l和差值h。 （3）根据密钥k找到相应位置，提取差值h的最后一位比特信息m，再将差值h进行变换得到1>>='h h 。 （4）将提取到的比特信息m进行组合可以恢复水印信息，将得到的h '代入嵌入步骤的（3）中计算新的图像像素对可以恢复原始图像载体M。 ③基于直方图修改的数字水印算法（空间域、可逆、不可见和盲检测） 嵌入步骤：（1）找到直方图的零点z和峰值点p，将z v p <<的像素值v自加1。 （2）漂移后的直方图v=p处即为嵌入水印的位置，将水印信息转化为二进制流并记为k，按顺序嵌入，即k v v +='；（3）得到的由像素值v '组成的图像就是嵌入秘密信息后的图像。同时p、z以密钥的形式保存。 提取步骤： （1）读取密钥，得到p、z的值。 （2）遍历图像的每个像素，当像素v=p时，提取信息0并保持数据不变；当v=p+1时，提取信息1并将数据减1。 （3）当v